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快速扫盲 | 霍尔传感器的工作原理


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在此之前,我一直认为霍尔传感器是三极管;

  • 1 霍尔效应

  • 2 霍尔传感器

    • 2.1 单极性霍尔

    • 2.2 双极性霍尔

    • 2.3 全极性霍尔

  • 3 磁编码器

  • 4 总结

1 霍尔效应

霍尔效应是美国物理学家 于1879年发现;由于导体中电流的性质,电流是由电子定向运动形成的,电子运动的方向与电流方向相反;通常,电子分离后的导体会留下空穴,表现为;如果导体周围有足够强的磁场,电荷就会受到影响电荷运动的路径会发现偏移。因此,偏移电荷会积累在导体的同一侧,而另一侧会留下空洞,导体之间会产生

2 霍尔传感器

霍尔效应产生的电势差很小,通常只有,因此,霍尔传感器往往在霍尔传感器中,其他系统电路将根据整体需要配合,整体结构如下;

通常最终输出的信号有模拟信号和数字信号;

  • 输出数字信号:通常在操作放大器的后级增加一个,输出信号为数字信号,通常为系统提供相应的迟滞和开关阈值

  • 输出模拟信号:输出量为模拟信号,配合ADC采样可用于检测

根据输入信号和输出关系的不同,开关霍尔可分为:

2.1 单极性霍尔

单极霍尔的开关特性通常是磁场的磁极与传感器的正反面一一对应,否则可能没有输出,如下表所示;

条件 输出
磁场S极靠近正面
磁场N极靠近正面
磁场S极靠近反面
磁场N极靠近反面

2.2 双极性霍尔

与单极霍尔相比,双极霍尔传感器可以定输出电平状态,直到下一个输入,广泛应用于直流无刷电机、计数、定位等系统;

条件 输出
磁场S极靠近正面
磁场N极靠近正面

2.3 全极性霍尔

全极性霍尔开关将在磁场上进行S输出低电平非常接近正面,N极靠近前面,输出高电平;

条件 输出
磁场S极靠近正面
磁场N极靠近正面

3 磁编码器

磁编码器内部集成Hall当前面有旋转磁场时,元件可以输出相应的信号,从而实现非接触式测量速度和位置信号。因此,在恶劣的工作环境下,应用场景非常理想;具体检测方法如下图所示;

  • 检测非接触旋转位置;

  • 机器人技术;

  • 无刷直流电机转向;

  • 电动工具;

  • 方向盘位置检测;

  • 油门位置检测;

  • 传动变速箱编码器;

  • 控制头灯位置;

  • 电动座椅位置指示器;

  • 打印机、扫描仪、复印机;

  • 取代光学编码器;

  • 旋转开关前面板;

  • 取代电位器

这里简单介绍一下具体的应用方法。IC不同是不同的,但这些也是基于Hall在传感器的基础上展开,所以这是概念介绍;

4 总结

霍尔传感器应用广泛,根据输出信号可分为;根据不同的感应模式,开关霍尔可以分为;本文简要介绍了作者的实际使用情况;

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